一种金属烧结摩擦材料、其制备方法及摩擦片技术

本发明专利技术提供了一种金属烧结摩擦材料，具有若干个孔格和分隔所述若干个孔格的孔壁；所述孔壁由97.5～99.5wt％铜粉和0.05～2.5wt％的石墨烯制成；所述孔格内填充有5～25w％的润滑剂、25～50wt％的摩擦剂和30～50wt％的粘结相。本发明专利技术构建了一种有序的孔格结构，能够有效降低制动温度和极大的减小制动粘结的问题，同时对材料的成分进行了改进，添加了石墨烯对铜粉进行预增强，从而降低摩擦副界面的温度、减少摩擦副界面产生的热，降低摩擦磨损。实验结果表明，本申请摩擦材料的导热区导热率为95～185W/(m·K)，摩擦材料的摩擦区摩擦系数为0.10～0.65。本发明专利技术还提供了一种金属烧结材料的制备方法及一种摩擦片。

Metal sintered friction material, preparation method and friction plate thereof

The invention provides a metal sintered friction material with a plurality of pore lattices and a pore wall separating the pore lattices; the pore wall is made of 97.5-99.5wt% copper powder and 0.05-2.5wt% graphene; the pore lattice is filled with 5-25w% lubricant, 25-50wt% friction agent and 30-50wt% adhesive phase. The invention constructs an ordered pore lattice structure, which can effectively reduce the braking temperature and greatly reduce the braking bonding problem, and improves the composition of the material, adds graphene to pre-strengthen the copper powder, thereby reducing the temperature of the interface of the friction pair, reducing the heat generated at the interface of the friction pair, and reducing the friction wear. Damage. The experimental results show that the thermal conductivity of the friction material is 95-185W/(m.K) and the friction coefficient of the friction material is 0.10-0.65. The invention also provides a method for preparing metal sintered materials and a friction plate.

【技术实现步骤摘要】
一种金属烧结摩擦材料、其制备方法及摩擦片
本专利技术属于摩擦材料
，尤其涉及一种金属烧结摩擦材料、其制备方法及摩擦片。
技术介绍
因为涉及到准确运行和安全问题，制动和传动是在工程机械传动部件中的关键。典型的传动工具与器件涉及领域很广泛，比如工程车，高速列车，机械齿轮传动，风电发动机的传动等等。制动(刹车摩擦片)和传动(离合器摩擦片)过程中摩擦副摩擦生热、传热以及质量损耗的问题，极大地影响了摩擦副的工作，功率输出以及使用寿命。金属烧结摩擦材料因为其优良的耐磨性能、耐高温性能、高的导热性能、高强度和稳定性在各行业里的制动部件拥有广泛的用途。与摩擦材料相匹配的摩擦副(芯片)一般是强化处理的合金钢，硬度和强度都比较高。相应的摩擦材料则是耗材。因此，导热和耐磨是评价金属烧结摩擦材料的两大关键指标，摩擦材料的过早失效和摩擦热的产生和传递密切相关。没有控制的摩擦热量(尤其是在干性摩擦应用中)导致界面温度升高，极大地影响了材料的各项性能(比如材料的强度和硬度降低)，由此而改变了摩擦磨损机理(比如从磨粒磨损转换到粘着磨损，从而导致工件的损坏)。现有的金属烧结摩擦材料主要有五个组分：金属粘结相、润滑剂、摩擦介质、耐磨剂和填充剂，目前的粘结相为铜基混合低熔点的金属锌，添加适量的铁和铬来增加强度；润滑剂是片状石墨，摩擦介质为氧化铝；其工艺是将原料粉末按比例压制，然后再一定压力(3～7MPa)和温度(700～950℃)下和合金钢衬体一起烧结，然后加工成型。但是，目前的铜基摩擦材料的导热性能和摩擦性还有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金属烧结摩擦材料、其制备方法及摩擦片，本专利技术中的金属烧结摩擦材料导热率高，摩擦系数低。本专利技术提供一种金属烧结摩擦材料，具有若干个孔格和分隔所述若干个孔格的孔壁；所述孔壁由97.5～99.5wt％铜粉和0.05～2.5wt％的石墨烯制成；所述孔格内填充有5～25w％的润滑剂、25～50wt％的摩擦剂和30～50wt％的粘结相。优选的，所述孔格的形状为正六边形、椭圆形、三角形、四边形、五边形或上述几种形状的组合。优选的，所述孔壁的厚度为30～1000μm；所述孔壁的高度为0.5～20mm。优选的，所述孔格的边长为50～5000μm。优选的，所述铜粉的粒径为25～1500μm。优选的，所述石墨烯的片层厚度为0.35～10nm；所述石墨烯的宽度为20～400μm。优选的，所述润滑剂为石墨；所述摩擦剂为钨和氧化铝；所述粘结相为铜锌合金。本专利技术提供一种金属烧结摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：A)将97.5～99.5wt％铜粉和0.05～2.2wt％的石墨烯混合，添加成型剂，制作成半孔壁片；B)将5～25w％的润滑剂、25～50wt％的摩擦剂和30～50wt％的粘结相混合均匀，按照孔格形状压制成填充物棒材；C)将两片半孔壁包裹住填充物棒材，进行热挤压，得到孔格单元；D)将若干个孔格单元连续排列，进行热挤压，得到半成品；E)将所述半成品进行压力烧结，得到金属烧结摩擦材料。优选的，所述步骤E)中烧结的温度为650～950℃；所述步骤E)中烧结的压力为3～7MPa；所述步骤E)中烧结的时间为5～90min。本专利技术提供一种摩擦片，为刹车摩擦片或离合器摩擦片，由上文所述的金属烧结摩擦材料制成。本专利技术提供了一种金属烧结摩擦材料，具有若干个孔格和分隔所述若干个孔格的孔壁；所述孔壁由97.5～99.5wt％铜粉和0.05～2.5wt％的石墨烯制成；所述孔格内填充有5～25w％的润滑剂、25～50wt％的摩擦剂和30～50wt％的粘结相。本专利技术构建了一种有序的孔格结构，能够有效降低制动温度和极大的减小制动粘结的问题，同时对材料的成分进行了改进，添加了石墨烯对铜粉进行预增强，能够极大的提高导热率、降低摩擦系数，从而降低摩擦副界面的温度、减少摩擦副界面产生的热，降低摩擦磨损。实验结果表明，本申请摩擦材料的导热率为95～185W/(m·K)，摩擦系数为0.10～0.65。另外，本专利技术中的金属烧结摩擦材料的结构可根据实际的需求进行结构调整，例如传热层壁厚和网格大小，以及它们的比例，从而调节整体摩擦构件的摩擦系数和传热。建议单片摩擦材料的孔格数量为50～400，以保证摩擦材料在应用中性能的稳定性和工作状态的一致性。。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1中金属烧结摩擦材料的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供一种金属烧结摩擦材料，具有若干个孔格和分隔所述若干个孔格的孔壁；所述孔壁由97.5～99.5wt％铜粉和0.05～2.5wt％的石墨烯制成；所述孔格内填充有5～25w％的润滑剂、25～50wt％的摩擦剂和30～50wt％的粘结相。本专利技术中金属烧结摩擦材料的结构参见图1，孔壁提供韧性和传热介质源，内部的填充物提供耐摩擦源。在本专利技术中，所述孔格的形状优选为正六边形、椭圆形、三角形、四边形或五边形或者多种形状的组合以达到结构的致密性；所述孔格的直径优选为50～5000μm，更优选为300～4000μm，最优选为400～1000μm；所述孔壁的厚度优选为30～1000μm，更优选为30～500μm，最优选为30～100μm；所述孔壁的高度优选为0.5～20mm，更优选为2～8mm，最优选为2.5～5mm。当所述孔格为正六边形时，所述金属烧结摩擦材料具有蜂窝状结构。具体的，在本专利技术的实施例中，所述孔格可以是紧密排列的正六边形的蜂窝状结构，直径为10mm。所述孔壁由铜粉和石墨烯制成，也可以由铜合金与石墨烯制成，由于本专利技术在结构上的特殊性以及处于摩擦材料整体功能性上的考虑，也可以虑不加石墨烯，所述铜粉的质量分数优选为97.5～99.5％，更优选为98.5～99.0％；所述石墨烯的质量分数优选为0.05～2.5％，更优选为1.0～1.5％。所述铜粉的粒径优选为25～1500μm，更优选为40～1000μm，最优选为45～280μm，最最优选为80～200nm；所述石墨烯的宽度优选为20～400μm，更优选为50～300μm，最优选为100～200μm；所述石墨烯的片层厚度优选为0.35～10nm，更优选为1～8nm，最优选为3～5nm。本专利技术优选采用铜或铜合金，但是，本专利技术的设计思路也可进一步的应用到铁基、镍基等其他合金上。孔壁和内部填充物的粘接相可以是同类也可以是不同类；比如铜基孔壁，内部摩擦材料填充物的粘接相是铁基，镍基，或者它们的混合物等等。在本专利技术中，所述孔格内的填充物为润滑剂、摩擦剂和粘结相，其中，所述润滑剂为石墨，所述润滑剂在填充物中的质量分数优选为5～25％，更优选为10～20％，最优选为15～16％；所述摩擦剂优选为钨和氧化铝，所述钨与氧化铝的质量比优选为1:9；所述摩擦剂在填充物中的质量分数优选为25～50％，更优选为35～45％，最优选为40％；所述粘结相为铜锌合金，所述粘结相在填充物中的质量分数优选为30～50％，更优选为35～45％，最优选为40％。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属烧结摩擦材料，具有若干个孔格和分隔所述若干个孔格的孔壁；所述孔壁由97.5～99.5wt％铜粉和0.05～2.5wt％的石墨烯制成；所述孔格内填充有5～25wt％的润滑剂、25～50wt％的摩擦剂和30～50wt％的粘结相。

【技术特征摘要】
1.一种金属烧结摩擦材料，具有若干个孔格和分隔所述若干个孔格的孔壁；所述孔壁由97.5～99.5wt％铜粉和0.05～2.5wt％的石墨烯制成；所述孔格内填充有5～25wt％的润滑剂、25～50wt％的摩擦剂和30～50wt％的粘结相。2.根据权利要求1所述的金属烧结摩擦材料，其特征在于，所述孔格的形状为正六边形、椭圆形、三角形、四边形、五边形或者上述几种形状的组合。3.根据权利要求1所述的金属烧结材料，其特征在于，所述孔壁的厚度为30～1000μm；所述孔壁的高度为0.5～20mm。4.根据权利要求1所述的金属烧结材料，其特征在于，所述孔格的边长为50～5000μm。5.根据权利要求1所述的金属烧结摩擦材料，其特征在于，所述铜粉的粒径为25～1500μm。6.根据权利要求1所述的金属烧结摩擦材料，其特征在于，所述石墨烯的片层厚度为0.35～10nm；所述石墨烯的宽度为20～400μm。7.根据权利要求1所述的金属烧结摩擦材...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐跃华，蔡明东，
申请(专利权)人：西迪技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43